Металл кошулмаларынын инфракызыл нурларды сиңирүү принциби кандай жана ага кандай факторлор таасир этет?
Металл кошулмалар, анын ичинде сейрек кездешүүчү жер кошулмалар, инфракызыл сиңирүүдө чечүүчү роль ойнойт. Сейрек металлдар жана сейрек кездешүүчү жер кошулмалар боюнча лидер катары,UrbanMines Tech. Co., Ltd. Инфракызыл сиңирүү үчүн дүйнөдөгү кардарлардын дээрлик 1/8 бөлүгүн тейлейт. Бул маселе боюнча биздин кардарлардын техникалык суроо-талаптарын чечүү үчүн, биздин компаниянын изилдөө жана өнүктүрүү борбору жооп берүү үчүн бул макаланы түзгөн
1. Металл кошулмаларынын инфракызыл сиңирүү принциби жана мүнөздөмөлөрү
Металл бирикмелеринин инфракызыл сиңирүү принциби негизинен алардын молекулалык түзүлүшүнүн жана химиялык байланыштарынын титирөөсүнө негизделген. Инфракызыл спектроскопия молекулярдык термелүүнү жана айлануу энергия деңгээлинин өтүшүн өлчөө жолу менен молекулалык түзүлүштү изилдейт. Металл бирикмелериндеги химиялык байланыштардын термелүүсү инфракызыл сиңирүүгө, өзгөчө металл-органикалык бирикмелердеги металл-органикалык байланыштарга, көптөгөн органикалык эмес байланыштардын титирөөсүнө жана инфракызыл спектрдин ар кайсы аймактарында пайда боло турган кристаллдык алкактын титирөөсүнө алып келет.
Инфракызыл спектрлерде түрдүү металл кошулмаларынын иштеши:
(1) .MXene материал: MXene бай компоненттери менен эки өлчөмдүү өткөөл металл-көмүртек / азот кошулмасы болуп саналат, металл өткөрүмдүүлүк, чоң белгилүү бир беттик аянты, жана активдүү бети. Ал жакын-инфракызыл жана орто/алыс-инфракызыл тилкелерде ар кандай инфракызыл жутуу ылдамдыгына ээ жана акыркы жылдары инфракызыл камуфляжда, фототермикалык конверсияда жана башка тармактарда кеңири колдонулуп келет.
(2).Жез кошулмалары : Фосфор камтыган жез кошулмалары инфракызыл абсорберлердин арасында жакшы иштешет, ультрафиолет нурларынан келип чыккан караруу кубулушунун алдын алуу жана эң сонун көрүнүүчү жарык өткөрүмдүүлүгүн жана инфракызыл сиңирүү касиеттерин узак убакытка туруктуу кармап турат3.
Практикалык колдонуу учурлары
(1).Инфракызыл камуфляж : MXene материалдары инфракызыл камуфляжда эң сонун инфракызыл сиңирүү касиеттеринен улам кеңири колдонулат. Алар бутанын инфракызыл мүнөздөмөлөрүн натыйжалуу азайтып, жашырууну жакшыртат2.
(2).Фототермикалык конверсия: MXene материалдары фототермикалык конверсиялык колдонмолорго ылайыктуу жана жарык энергиясын жылуулук энергиясына эффективдүү айландыра алган орто/алыскы инфракызыл тилкелерде аз эмиссиялык мүнөздөмөлөргө ээ2.
(3).Терезе материалдары: Инфракызыл абсорберлерди камтыган чайыр композициялары инфракызыл нурларды эффективдүү бөгөттөө жана энергиянын натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн терезе материалдарында колдонулат 3.
Бул колдонуу учурлары инфракызыл сиңирүүдө металл кошулмаларынын көп түрдүүлүгүн жана практикалуулугун, айрыкча алардын заманбап илимде жана өндүрүштөгү маанилүү ролун көрсөтөт.
2.Which металл бирикмелери инфракызыл нурларды сиңире алат?
Инфракызыл нурларды сиңире алган металл кошулмаларына киретсурьма калай оксиди (ATO), индий калай оксиди (ITO), алюминий цинк оксиди (AZO), вольфрам триоксиди (WO3), темир тетроксиди (Fe3O4) жана стронций титанаты (SrTiO3).
2.1 Металл бирикмелеринин инфракызыл сиңирүү мүнөздөмөлөрү
Сурьма калайынын оксиди (ATO): Ал 1500 нмден жогору толкун узундугу менен жакын инфракызыл жарыкты коргой алат, бирок толкун узундугу 1500 нмден аз болгон ультра кызгылт көк жана инфракызыл жарыкты коргой албайт.
Индий калайынын оксиди (ITO): ATO сыяктуу, ал жакын инфракызыл жарыкты коргоочу эффектке ээ.
Цинк алюминий оксиди (AZO): Ал ошондой эле жакын инфракызыл жарыкты коргоо функциясына ээ.
Вольфрам триоксиди (WO3): Бул жер үстүндөгү плазмондук резонанстык эффектке жана кичинекей поляронду жутуу механизмине ээ, 780-2500 нм толкун узундугу менен инфракызыл нурланууну коргой алат жана уулуу эмес жана арзан.
Fe3O4: Бул жакшы инфракызыл сиңирүү жана жылуулук жооп касиетке ээ жана көбүнчө инфракызыл сенсорлордо жана детекторлордо колдонулат.
Стронций титанаты (SrTiO3): инфракызыл сенсорлор жана детекторлор үчүн ылайыктуу, мыкты инфракызыл сиңирүү жана оптикалык касиеттерге ээ.
Эрбиум фториди (ErF3): инфракызыл нурларды өзүнө сиңире алган сейрек кездешүүчү жер кошулмасы. Эрбиум фториди кызгылт түстөгү кристаллдарга ээ, эрүү температурасы 1350°C, кайноо температурасы 2200°C жана тыгыздыгы 7,814 г/см³. Ал негизинен оптикалык каптоо, була допинг, лазердик кристаллдар, бир кристалл чийки зат, лазер күчөткүч, катализатор кошумчалары жана башка тармактарда колдонулат.
2.2 Металл кошулмаларын инфракызыл соргуч материалдарда колдонуу
Бул металл бирикмелери инфракызыл абсорбциялык материалдарда кеңири колдонулат. Мисалы, ATO, ITO жана AZO көбүнчө тунук өткөргүч, антистатикалык, радиациядан коргоочу каптамаларда жана тунук электроддордо колдонулат; WO3 эң сонун жакын инфракызыл экрандан коргоочу жана уулуу эмес касиеттеринен улам ар кандай жылуулук изоляциялоо, жутуу жана чагылдыруу инфракызыл материалдарында кеңири колдонулат. Бул металл кошулмалары уникалдуу инфракызыл сиңирүү өзгөчөлүктөрүнөн улам инфракызыл технология тармагында маанилүү роль ойнойт.
2.3 Кайсы сейрек кездешүүчү кошулмалар инфракызыл нурларды сиңире алат?
Сейрек кездешүүчү элементтердин ичинен лантан гексабориди жана нано-өлчөмдүү лантан бориди инфракызыл нурларды сиңире алат.Лантан гексабориди (LaB6)радар, аэрокосмостук, электроника өнөр жайы, приборлор, медициналык жабдуулар, тиричилик металлургиясы, айлана-чөйрөнү коргоо жана башка тармактарда кеңири колдонулган материал. Атап айтканда, лантан гексабориди монокристалы жогорку кубаттуулуктагы электрон түтүктөрүн, магнетрондорду, электрондук нурларды, иондук нурларды жана ылдамдатуучу катоддорду жасоо үчүн материал болуп саналат.
Мындан тышкары, нано масштабдуу лантан бориддин инфракызыл нурларды сиңирүү касиети да бар. Ал күн нурунан келген инфракызыл нурларды бөгөттөө үчүн полиэтилен пленкасынын бетине каптоодо колдонулат. Инфракызыл нурларды сиңирип алуу менен бирге, нано масштабдагы лантан борид көрүнгөн жарыкты өтө көп сиңире албайт. Бул материал ысык климатта терезе айнегине инфракызыл нурлардын кирүүсүн алдын алат жана суук климатта жарык жана жылуулук энергиясын эффективдүү колдоно алат.
Сейрек кездешүүчү элементтер көптөгөн тармактарда, анын ичинде аскерий, атомдук энергетикада, жогорку технологияда жана күнүмдүк керектелүүчү буюмдарда кеңири колдонулат. Мисалы, лантан курал-жарактардагы жана жабдуулардагы эритмелердин тактикалык көрсөткүчтөрүн жакшыртуу үчүн, гадолиний жана анын изотоптору ядролук энергетика тармагында нейтрондук абсорбер катары, ал эми церий ультра кызгылт көк жана инфракызыл нурларды сиңирүү үчүн айнек кошумчасы катары колдонулат.
Церий айнек кошумчасы катары ультрафиолет жана инфракызыл нурларды өзүнө сиңире алат жана азыр автомобиль айнегинде кеңири колдонулат. Ал ультрафиолет нурларынан гана коргобостон, унаанын ичиндеги температураны төмөндөтүп, кондиционер үчүн электр энергиясын үнөмдөйт. 1997-жылдан баштап жапондук автоунаа айнектери церий кычкылы менен кошулуп, 1996-жылы автоунааларда колдонулган.
3. Металл кошулмаларынын инфракызыл сиңирүү касиеттери жана таасир этүүчү факторлору
3.1 Металл бирикмелери менен инфракызыл сиңирүүнүн касиеттери жана таасир этүүчү факторлору негизинен төмөнкү аспектилерди камтыйт:
Жутуу ылдамдыгынын диапазону: Металл кошулмаларынын инфракызыл нурларга сиңүү ылдамдыгы металлдын түрү, беттик абалы, температура жана инфракызыл нурлардын толкун узундугу сыяктуу факторлорго жараша өзгөрөт. Алюминий, жез жана темир сыяктуу жалпы металлдар, адатта, бөлмө температурасында 10% дан 50% га чейин инфракызыл нурларды жутуу ылдамдыгына ээ. Мисалы, таза алюминий бетинин бөлмө температурасында инфракызыл нурларга сиңүү ылдамдыгы болжол менен 12% ды түзөт, ал эми орой жез бетинин сиңирүү курсу болжол менен 40% га жетиши мүмкүн.
3.2 Металл кошулмалары менен инфракызыл сиңирүүнүн касиеттери жана таасир этүүчү факторлору:
Металдардын түрлөрү: Ар кандай металлдардын атомдук түзүлүштөрү жана электрондорунун түзүлүштөрү ар түрдүү, натыйжада алардын инфракызыл нурларды жутуу мүмкүнчүлүктөрү ар башка.
Беттин абалы: Металл бетинин оройлугу, кычкыл катмары же каптоосу жутуу ылдамдыгына таасир этет.
Температура: Температуранын өзгөрүшү металлдын ичиндеги электрондук абалды өзгөртүп, анын инфракызыл нурларды сиңирүүсүнө таасирин тийгизет.
Инфракызыл толкун узундугу: Инфракызыл нурлардын ар кандай толкун узундуктары металлдар үчүн ар кандай жутуу мүмкүнчүлүктөрү бар.
Белгилүү шарттарда өзгөрүүлөр: Белгилүү бир шарттарда инфракызыл нурлардын металлдар тарабынан сиңирүү ылдамдыгы олуттуу өзгөрүшү мүмкүн. Мисалы, металлдын бети атайын материалдын катмары менен капталганда, анын инфракызыл нурларды сиңирүү жөндөмдүүлүгүн жогорулатууга болот. Мындан тышкары, жогорку температуралуу чөйрөдө металлдардын электрондук абалынын өзгөрүшү, ошондой эле жутуу ылдамдыгын жогорулатууга алып келиши мүмкүн.
Колдонуу талаалары: Металл кошулмаларынын инфракызыл сиңирүү касиеттери инфракызыл технологияда, термикалык сүрөттөөдө жана башка тармактарда маанилүү колдонууга ээ. Мисалы, металл бетинин каптоосун же температурасын көзөмөлдөө менен, анын инфракызыл нурларды сиңирүүсүн жөнгө салууга болот, бул температураны өлчөө, термикалык сүрөттөө ж.б.
Эксперименталдык методдор жана изилдөөлөрдүн маалыматы: Окумуштуулар инфракызыл нурлардын металлдар тарабынан сиңүү ылдамдыгын эксперименталдык өлчөөлөр жана кесиптик изилдөөлөр аркылуу аныкташкан. Бул маалыматтар металл кошулмаларынын оптикалык касиеттерин түшүнүү жана тиешелүү колдонмолорду иштеп чыгуу үчүн маанилүү.
Жыйынтыктап айтканда, металл кошулмаларынын инфракызыл сиңирүү касиеттери көптөгөн факторлордон таасир этет жана ар кандай шарттарда олуттуу өзгөрүшү мүмкүн. Бул касиеттер көп тармактарда кеңири колдонулат.